JP4733248B2 - セルモジュール構造 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車やハイブリッド電気自動車等に駆動電源として搭載されるセルモジュールの構造に関する。本発明で言うセルは、ニッケル水素やリチウム電池等の単電池や、電気二重層コンデンサ（ウルトラキャパシタ）等のエネルギーストレージ素子等の蓄電素子全般を全て含む。
【０００２】
【従来の技術】
複数のセルを直列接続したセルモジュールとしては、例えば、一端に正極端子および負極端子が並べて設けられた円筒型もしくは直方体型の複数のセルを並列に設置し、隣り合うセルの正極端子と負極端子とをバスバーを介して直列に接続して連結したものが挙げられる。このようなセルモジュールを組み立てる際の端子へのバスバーの取り付けは、ボルト結合あるいはナット結合によっているものが一般的であった。
【０００３】
図１１は、従来のセルモジュールを構成するセル２００およびバスバー２１０の一例を示している。この場合、円筒型のセル２００の一端面に正極端子２０１と負極端子２０２が並んで突設されており、バスバー２１０における互いに絶縁された正極側バスバー２１１と負極側バスバー２１２に通したボルト２２０，２２０を、正極端子２０１と負極端子２０２にそれぞれねじ込んで締結し、直列接続する構成となっている。
【０００４】
また、この種のセルモジュールにおいては、安全かつ効率的な運転を行うために、セルの電圧や温度等の状況を監視することが不可欠であり、そのための制御回路（電気回路）が搭載された基板がセルに接続され、セルの電力が基板に伝達されるようになっている。セルに対して基板を接続するには、一般に、ハーネス等の可撓性を有する導体が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１１に示した接続形態を基本として複数のセルを直列接続する従来のセルモジュールにおいては、バスバーによる端子どうしの接続は、端子に対するバスバーの位置決めに次いでボルトの締結を行うといった作業を繰り返すことになる。このため、接続作業は著しく手間がかかるとともに、部品点数が多く重量の増大を招いていた。しかも、ボルトを締結するには、締結用の工具を操作するための広い作業空間を要することに加え、締結用工具による短絡が生じない配慮が必要であることから、接続作業の煩雑さが助長されていた。
【０００６】
また、接続抵抗を低減させるためには、端子とバスバーとの接続状態を強固にする必要があるものの、振動や温度変化に伴う変形等に起因して接続部分にかかる荷重が増大して接続状態に悪影響を及ぼすおそれがあった。そこで、保持部材によってセルを保持し、接続部への負荷を軽減させているが、これは、部品点数の増加と構造の複雑化を招く。
【０００７】
また、一端に正極端子および負極端子が並べて設けられたセルにおいては、セルおよびセルモジュール全体の占有面積が大きくなりがちであり、限られた空間を有効に活用することが求められる車両においては、不利な構造である。
【０００８】
さらに、正極端子と負極端子の形状を変えて、正極端子どうし、あるいは負極端子を接続させてしまう誤組を防止しているものの、端子は突起であることに変わりない場合が多いので、誤組を完全に防止することができなかった。その上、端子が突起であることから、取り扱いを誤って端子を損傷させて十分な電気接触が果たせなくなったり、短絡させたりしてしまうおそれもあった。
【０００９】
また、制御用の基板をハーネスによってセルに接続する形式においては、ハーネスには当然抵抗が存在することから、セルから基板に受け渡す電流に制限が生じる。このため、電流を多く流すには、できるだけ低抵抗のハーネスを選定する必要がある。低抵抗のハーネスは、長さが短いもの、断面積が大きいもの、抵抗値の低い材質のもの等が挙げられるが、このように長さや断面積による低抵抗化を図ると、ハーネスを取り回し難くなったり、基板を設置する位置に制約が生じたりする。また、複数のセルを直列接続したセルモジュールの場合、セルごとにハーネスを接続させることになり、接続作業や構造の上で煩雑になるといった不具合が生じる。
【００１０】
したがって本発明は、以下の事項を満足するセルモジュール構造を提供することを目的としている。
▲１▼セルの直列接続を容易とし、かつ、低抵抗化が図られる。
▲２▼部品点数の削減、構造の簡素化および軽量化が図られる。
▲３▼セルの緻密なレイアウトを可能とし、空間の有効利用が図られる。
▲４▼誤組、端子の損傷および短絡を防止することができる。
▲５▼制御用の基板とセルとの接続において、低抵抗化が図られるとともに、基板やハーネス等の煩雑な取り回しが解消される。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、正極端子および負極端子を有し、かつ、これら端子のいずれか一方にネジ部が形成された複数のバスバーが、隣り合う一対のバスバーのうちの一方のバスバーの正極端子と他方のバスバーの負極端子とが同軸的に配置された状態で直列に配列されるとともに、これらバスバーに接続される制御基板が一体的に設けられたバスバープレートと、筒状で、一端に正極端子および負極端子が同軸的に設けられるとともに、これら端子のうち、バスバーにおけるネジ部が形成された端子と同じ極の端子に、同ネジ部に螺合可能なネジ部が形成された複数のセルとを備え、
各セルのネジ部を、各バスバーのネジ部にそれぞれ螺合させるに伴い、これらネジ部が形成された端子と異なる極の端子どうしを当接させる接続形態により、複数のセルを各バスバーを介して直列接続させることを特徴としている。
【００１２】
本発明によれば、セルが直列接続されるバスバープレートには、実際にセルが接続されるバスバーと、バスバーに接続される制御基板とが一体的に設けられている。制御基板は、例えば、セルの電圧や温度等の状況を監視するための回路を備えたものであり、セルの電力がバスバーを介して供給されることにより駆動する。バスバープレートおよびセルによってセルモジュールを構成するには、セルの一方の端子に形成したネジ部をバスバープレートのバスバーの一方の端子に形成したネジ部に合わせ、セルを軸回りに回転させて締結する。これにより、ネジ部が形成された端子どうしがねじ結合により接触し、一方、セルのねじ込み作用により、ネジ部が形成されていない側の端子どうしが当接する。この接続形態により、複数のセルが各バスバーを介して直列に接続されたセルモジュールが構成される。
【００１３】
本発明では、セルとバスバーをねじ結合させることにより両者の正極端子どうしおよび負極端子どうしを接触させ、電力の受け渡しをなす構造である。このため、端子どうしの接触面圧を十分に確保することができ、かつ、電力の伝達距離もきわめて短くなるので、大幅な低抵抗化が図られる。また、ねじ結合によることから、セル側の端子とバスバー側の端子との接続状態の剛性を高くすることができる。その結果、接続状態が強固に保持されて低抵抗化が促進され、さらに、接続部への負荷を軽減させるためのセルの保持部材を必要とせず、部品点数の削減と構造の簡素化が図られる。
【００１４】
また、セルをバスバーにねじ込むだけでセルの正極と負極とを直列に接続させる構造なので、ボルトまたはナット等の締結部材および締結用工具も不要である。このため、接続作業をきわめて容易に行うことができ、その作業空間も狭くて済むことに加え、セルおよびセルモジュール全体の占有面積が小さく、限られた空間を有効に活用することができる。また、部品点数の削減、構造の簡素化および軽量化も図られる。さらに、セルの端子の極性を見極めてバスバープレートに接続する必要性から解放される点でも接続作業が容易となり、しかも同極どうしの誤組およびそれに伴う短絡が防止される。
【００１５】
また、本発明では、制御基板がバスバーに接続された状態でバスバープレートに一体的に設けられており、セルの電力がバスバーを介して制御基板に直接的に受け渡される。このため、セルから制御基板への電力供給ラインの低抵抗化が容易に図られるとともに、従来のようにセルごとに基板やハーネス等をバスバープレートの外部で取り回す必要がなくなり、接続作業や構造上の煩雑さが解消される。
【００１６】
さて、本発明では、次に挙げる構成を好ましい形態としている。
バスバーを、板状のバスバー本体に正極端子および負極端子が一体に成形されたものとする。一体構造とされたバスバーは分割構造に比べて強度が高く、また、部品点数の削減ならびに接続作業の容易化が促進する。
【００１７】
次に、バスバープレートにおいて隣り合う一対のバスバーは、一方のバスバーの正極端子と、他方のバスバーの負極端子とが、筒状の絶縁体を間に挟んで同軸的に配置されている。そして、絶縁体には、バスバーに当接することにより両者の同軸度を保持する同軸度保持部が設けられている。バスバープレートに配列されるバスバーは、隣り合うバスバーの正極端子と負極端子を対応させて直列に配列され、これら各端子に、セル側の各端子が接続される。セル側の正極端子および負極端子が同軸的であることから、バスバー側の端子も同軸的に配置される必要があり、その同軸度が、絶縁体に設けられた同軸度保持部によって保持される。その結果、セル側の端子とバスバー側の端子の接続が確実になされる。
【００１８】
また、バスバープレートは、セルの取付側に配される第１のプレートと、この第１のプレートとともにバスバーを挟んで保持する第２のプレートとを備え、第１のプレートには、セルのネジ部をバスバーのネジ部にねじ込んだ際に、ねじ込みトルクによって生じるバスバープレートからの反力を受けるとともに、バスバーに係合してバスバーの抜け止めをなす係合部が形成されている。第２のプレートに形成された係合部により、セルのねじ込みトルクが確実に発生し、さらに、バスバーの抜け止めがなされる。
【００１９】
また、セルの基本配列が、３つを１組とした正三角形状の配列である。このような配列によれば、複数のセル間の間隔を極力小さくすることができる。したがって、セルの緻密なレイアウトが可能となり、セルモジュール全体のコンパクト化と、空間の有効利用が図られる。
【００２０】
また、バスバーに、セルの温度を検知するセル温度検知手段が設けられている。セルの温度をセル温度検知手段で検知することにより、セルの稼動状態を監視することができ、安全な運転を行うための１つの指標になる。
【００２１】
さらに、バスバープレートに、セル間に延在するリブが設けられるとともに、このリブの交差部に柱部が設けられ、この柱部に、柱部の周囲の複数のセルの温度を検知するセル温度検知手段が設けられている。セル間にリブを設けることにより、バスバープレートの強度が向上するとともに、バスバープレートに付着した水滴等の有害物によるセル間の短絡が、リブによって防止される。また、バスバープレートを樹脂によって成形する場合、リブの交差部に柱部を設ければ樹脂の流動性が確保されて成形性が向上する。そして、この柱部にセル温度検知手段を設けることにより、柱部の周囲の複数のセルの温度を検知することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（１）第１実施形態
以下、図１〜図６を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
図１は本実施形態のセルモジュール構造の概要を示す平面図、図２は同構造の一部を示す縦断面図、図３は同構造の一部を示す分解斜視図である。これら図で、符号１はセル、３０はバスバープレートである。本実施形態のセルモジュールは、バスバープレート３０が備える多数のバスバー６０にセル１がそれぞれ装着されることにより、多数のセル１が直列に接続された構成である。
【００２３】
まず、図２を参照して、セル１を説明する。
セル１は、主体をなす円筒状のケーシング２内に図示せぬ正極板と負極板とが内蔵されており、上端に、正極板に接続された正極セル端子１０Ａと、負極板に接続された負極セル端子２０Ｂとが、ケーシング２と同軸的に配設されている。負極セル端子２０Ｂは、外径がケーシング２のそれよりもやや小さい円筒状で、その内周面には雌ネジ部２１が形成されている。
【００２４】
正極セル端子１０Ａは中実の円柱状で、負極セル端子２０Ｂの内側に配設されており、その高さは負極セル端子２０Ｂよりも低く、負極セル端子２０Ｂ内に埋没した状態となっている。正極セル端子１０Ａと負極セル端子２０Ｂとの間には、絶縁リング１１が介在されている。
【００２５】
次に、バスバープレート３０を説明する。
バスバープレート３０は、上側プレート（第２のプレート）４０および下側プレート（第１のプレート）５０の間に複数のバスバー６０が配列され、上側プレート４０の上に制御基板９０が配置された構成である。上下のプレート４０，５０は樹脂製で、同寸法の長方形状である。図３に示すように、上側プレート４０には、複数の集電カラー嵌合孔４１が所定箇所に形成され、さらにその両側には、長孔状のサーミスタ取付孔４２が形成されている。一方、下側プレート５０には、複数のセル取付孔５１が所定箇所に形成されている。また、下側プレート５０の上面におけるセル取付孔５１の間であって、バスバー６０が配置される部分には、バスバー６０が嵌合される嵌合溝５２が形成されている。セル取付孔５１の内径は、上側が下側よりも大きく、これによって内周面に環状の段部（係合部）５３が形成されている。上側プレート４０のサーミスタ取付孔４２と下側プレート５０のセル取付孔５１とは、これらプレート４０，５０が組み立てられた状態で、互いの中心がセル１の軸心上に位置するようになっている。
【００２６】
バスバー６０は、図４に示すように、並列する正極バスバー端子７０Ａと負極バスバー端子８０Ｂとが並列しており、これら端子７０Ａ，８０Ｂが、短い板状のバスバー本体６１で連結されてなるものである。正極バスバー端子７０Ａは中実円柱状であり、その中心には上方に開口するサーミスタ挿入穴７１が形成されている。負極バスバー端子８０Ｂは、円筒部８１の上部にフランジ８２を備えたもので、円筒部８１の外周面には、上記セル１の負極セル端子２０Ｂに形成されている雌ネジ部２１が螺合可能な雄ネジ部８３が形成されている。また、フランジ８２の下面は、図２に示すように、セル１の負極セル端子２０Ｂが突き当てられる座面８４を構成する。バスバー本体６１は、正極バスバー端子７０Ａおよび負極バスバー端子８０Ｂに対して径方向に延びている。バスバー本体６１は、その上面が正極バスバー端子７０Ａの上面と同一面になっており、負極バスバー端子８０Ｂに対しては、フランジ８２の上面に載った状態となっている。
【００２７】
また、図４に示すように、バスバー本体６１の上面には、一対のサーミスタピン６２と、１つの集電カラー６３とがそれぞれ突設されている。サーミスタピン６２は、バスバー本体６１の幅方向の中心線上におけるサーミスタ挿入穴７１の両側に配され、集電カラー６３は、負極バスバー端子８０Ｂ寄りに配されている。集電カラー６３の中心には、上方に開口するネジ穴６４が形成されている。上記正極バスバー端子７０Ａ、負極バスバー端子８０Ｂ、バスバー本体６１、サーミスタピン６２および集電カラー６３からなるバスバー６０は、高い導電性を有する金属によって一体に成形されている。
【００２８】
制御基板９０は、上下のプレート４０，５０と同寸法の長方形状で、セル１の電圧を検知するための制御回路が搭載されたものであり、外部に設けられる電圧制御回路に電流を出力する。図２および図３に示すように、制御基板９０には、バスバー６０の集電カラー６３のネジ穴６４に対応するネジ通し孔９１と、上側プレート４０のサーミスタ挿入孔４２に対応する長孔状のサーミスタ挿入孔９２が形成されている。
【００２９】
多数のバスバー６０は、正極バスバー端子７０Ａと負極バスバー端子８０Ｂとを対応させながら直列に配列されるが、各端子７０Ａ，８０Ｂ間には、絶縁キャップ（絶縁体）１００が介在される。この絶縁キャップ１００は、図５に示すように、円筒部１０１の上部にフランジ１０２を備えたもので、円筒部１０１がバスバー６０の負極バスバー端子８０Ｂに挿入され、フランジ１０２が負極バスバー端子８０Ｂのフランジ８２の上に重ねられる状態に装着される。円筒部１０１には、バスバー６０の正極バスバー端子７０Ａが嵌合される。フランジ１０２の周縁には半円弧状の切欠きが形成されているとともに、この切欠きの周縁に沿った円弧片（同軸度保持部）１０３が立設されている。この円弧片１０３は、バスバー６０の集電カラー６３の外周面に係合され、その状態で、絶縁キャップ１００の円筒部１０１と負極バスバー端子８０Ｂが同軸的に配置されるようになっている。
【００３０】
多数のバスバー６０は、次のようにして直列に配列される。
バスバー６０の負極バスバー端子８０Ｂに、円弧片１０３を集電カラー６３の外周面に係合させて装着する。次に、絶縁キャップ１００に、隣りに配するバスバー６０の正極バスバー端子７０Ａを上から嵌合する。この組み合わせを順次繰り返し、多数のバスバー６０を直列に配列する。隣り合うバスバー６０の正極バスバー端子７０Ａと負極バスバー端子８０Ｂが絶縁キャップ１００を挟んで重なり合った部分がセル１の端子接続部であり、バスバー６０は、図１に示すように、セル１の基本配列が、３つを１組とした正三角形状で、全体的に千鳥状に配列されるようにバスバープレート３０に組み込まれる。
【００３１】
次に、バスバープレート３０は、次のようにして組み立てられる。
各バスバー６０を上記のように直列に配列し、上側プレート４０の集電カラー嵌合孔４１に各バスバー６０の集電カラー６３を嵌合して各バスバー６０の上に上側プレート４０を重ねる。次に、各バスバー６０の集電カラー６３の上に制御基板９０を載せ、制御基板９０のネジ通し孔９１に通したネジ１１０を集電カラー６３のネジ穴６４にねじ込み、各バスバー６０と制御基板９０とを共締めする。また、下側プレート５０のセル取付孔５１に各バスバー６０の負極バスバー端子８０Ｂの円筒部８１を挿入するとともに、嵌合溝５２に各バスバー６０のバスバー本体６１を嵌合させる。負極バスバー端子８０Ｂのフランジ８２の下面である座面８４は、下側プレート５０の段部５３によって受けられる。また、負極バスバー端子８０Ｂの雄ネジ部８３と下側プレート５０のセル取付孔５１の内周面との間には、セル１の負極セル端子２０Ｂが嵌め込まれる隙間が空く。
【００３２】
以上によりバスバープレート３０が組み立てられるが、このバスバープレート３０には、セル１の温度を検知するサーミスタ（セル温度検知手段）１２０が、各セル１ごとにセットされる。図２および図３に示すように、サーミスタ１２０は下方に向かって針状に尖る検知部１２１を有し、また、バスバー６０の各サーミスタピン６２に嵌合して自身の位置決めをなす一対の位置決め孔１２２を有している。サーミスタ１２０は、検知部１２１を下に向けて、制御基板９０と上側プレート４０の各サーミスタ挿入孔９２，４２を通され、検知部１２１が正極バスバー端子７０Ａのサーミスタ挿入穴７１に挿入され、位置決め孔１２２がサーミスタピン６２に嵌合されてセットされる。
【００３３】
上記バスバープレート３０には、各バスバー６０の負極バスバー端子８０Ｂの雄ネジ部８３にセル１の負極セル端子２０Ｂの雌ネジ部２１が螺合して締結されることにより、セル１がそれぞれ装着され、セルモジュールが構成される。バスバー６０の正極バスバー端子７０Ａとセル１の正極セル端子１０Ａとの間には、図６に示す皿バネ状の通電ワッシャ１３０が弾性変形した状態で介装され、この通電ワッシャ１３０を介して正極の端子１０Ａ，７０Ａどうしが接続される。
【００３４】
セル１をバスバープレート３０に装着するには、正極セル端子１０Ａおよび負極セル端子２０Ｂが設けられていない側のセル１の端部を持ち、正極セル端子１０Ａと正極バスバー端子７０Ａとの間に通電ワッシャ１３０を挟んだ状態として、負極セル端子２０Ｂの雌ネジ部２１を負極バスバー端子８０Ｂの雄ネジ部８３に嵌め合わせ、セル１をねじ込み方向である軸回りに回転させていく。
【００３５】
正極セル端子１０Ａと正極バスバー端子７０Ａとに通電ワッシャ１３０が当接した時点では、セル１のねじ込み代がまだ空いており、さらにセル１を回転させることにより、通電ワッシャ１３０は弾性的に潰れ、負極セル端子２０Ｂの先端面が負極バスバー端子８０Ｂの座面８４に突き当たる。このとき、下側プレート５０の段部５３が負極バスバー６０の座面８４に係合することにより、その段部５３は、セル１のねじ込みトルクによって生じる負極バスバー端子８０Ｂからの反力を受ける。すなわち、下側プレート５０に形成された段部５３により、セル１のねじ込みトルクが確実に発生し、さらに、バスバー６０の抜け止めがなされる。以上の装着作業を、各バスバー６０ごとに行うことによって、図１に示すセルモジュールを得る。
【００３６】
各セル１においては、負極セル端子２０Ｂが、バスバー６０の負極バスバー端子８０Ｂにねじ結合および先端面が突き当たることにより接続され、一方、セル１のねじ込み作用により、正極セル端子１０Ａがバスバー６０の正極バスバー端子７０Ａに通電ワッシャ１３０を介して接続される。この接続形態により、多数のセル１の正極セル端子１０Ａと負極セル端子２０Ｂとがバスバー６０を介して直列接続され、セルモジュールが構成される。また、制御基板９０には、セル１の電力がバスバー６０の集電カラー６３およびネジ１１０を介して受け渡される。このように構成されるセルモジュールは、直方体状のケーシング内に収納され、例えば自動車に搭載される。
【００３７】
本実施形態では、セル１を、バスバープレート３０に組み込まれたバスバー６０の端子接続部にねじ結合させて両者の正極および負極の端子どうしを接触させ、電力の受け渡しをなす構造である。このため、端子どうしの接触面圧を十分に確保することができ、かつ、電力の伝達距離もきわめて短くなるので、大幅な低抵抗化が図られる。また、バスバープレート３０に対するセル１のねじ締結部が、内側の正極セル端子１０Ａではなく外側の負極セル端子２０Ｂであるから、接続状態の剛性が高い。したがって、端子どうしの接続状態が強固に保持されて低抵抗化が促進される。これに加え、接続部への負荷を軽減させるためのセル１の保持部材を必要とせず、部品点数の削減と構造の簡素化が図られる。
【００３８】
また、セル１をバスバープレート３０の端子接続部にねじ込むだけでセル１の正極と負極とを直列に接続させる構造であり、したがって、ボルトまたはナット等の締結部材および締結用工具も不要である。その結果、上記の接続作業をきわめて容易に行うことができ、その作業空間も狭くて済む。さらに、セル１およびセルモジュール全体の占有面積が小さく、限られた空間を有効に活用することができる。また、部品点数の削減、構造の簡素化および軽量化も図られる。しかも、セル１の端子の極性を見極めてバスバープレート３０に接続する必要性から開放される点でも接続作業が容易となり、しかも同極どうしの誤組およびそれに伴う短絡が防止される。
【００３９】
また、本実施形態では、制御基板９０がバスバー６０の集電カラー６３に接続された状態でバスバープレート３０に一体的に設けられており、セル１の電力が集電カラー６３を介して制御基板９０に直接的に受け渡される。このため、セル１から制御基板９０への電力供給ラインの低抵抗化が容易に図られる。さらに、従来のようにセル１ごとに制御基板やハーネス等をバスバープレートの外部で取り回す必要がなくなり、接続作業や構造上の煩雑さが解消される。
【００４０】
また、正極バスバー端子７０Ａおよび負極バスバー端子８０Ｂを備えたバスバー６０は一体に成形されており、このように一体構造とされたバスバー６０は分割構造に比べて強度が高く、さらに、部品点数の削減ならびに接続作業の容易化が図られる。
【００４１】
また、バスバー６０の端子接続部において正極バスバー端子７０Ａと負極バスバー端子８０Ｂの絶縁をなす絶縁キャップ１００には、各端子の同軸度を保持する円弧片１０３が設けられている。セル１の正極セル端子１０Ａおよび負極セル端子２０Ｂが同軸的であることから、バスバー６０側の端子も同軸的に配置される必要があり、その同軸度が、円弧片１０３がバスバー６０に一体成形された集電カラー６３に係合されることによって保持される。その結果、セル１側の端子とバスバー６０側の端子の接続が確実になされる。
【００４２】
また、セル１の基本配列が３つを１組とした正三角形状で、全体的に千鳥状に配列されているので、セル１の緻密なレイアウトが可能となり、セルモジュール全体のコンパクト化と空間の有効利用が図られる。
【００４３】
また、セル１の各端子１０Ａ，２０Ｂにおいては、外側の負極セル端子２０Ｂの高さを内側の正極セル端子１０Ａよりも高く突出させ、その負極セル端子２０Ｂの内周面に雌ネジ部２１を形成しているので、正極セル端子１０Ａは負極セル端子２０Ｂに保護された状態となり、負極セル端子２０Ｂの雌ネジ部２１も外部へ露出しない。このため、実質的な電力受け渡し部分である正極セル端子１０Ａの端面および負極セル端子２０Ｂの雌ネジ部２１を損傷させる可能性が少なくなり、十分な電気接触が果たせなくなる不具合が解消される。また、両端子１０Ａ，２０Ｂを短絡させる可能性も少なくなる。
【００４４】
さらに、セル１の正極セル端子１０Ａとバスバー６０の正極バスバー端子７０Ａとの間に通電ワッシャ１３０を挟み込むことにより、寸法にばらつきがあっても、そのばらつきを吸収してセル１側の正負の端子１０Ａ，２０Ｂとバスバー６０側の正負の端子７０Ａ，８０Ｂとが確実に接続される。その上、端子に生じるクリープやねじ締結の緩みなどによって生じる端子どうしの接触面圧の低下が防がれ、長期にわたって低抵抗の通電がなされる。
【００４５】
図７は、上記実施形態における下側プレート５０の変形例を示しており、この場合、下側プレート５０のセル１間にリブ５４が立設されている。そして、これらリブ５４の交差部には柱部５５がそれぞれ設けられ、これら柱部５５の先端に、セル１の温度を検知するサーミスタ（セル温度検知手段）１２０Ａが取り付けられている。
【００４６】
セル１間にリブ５４を設けることにより、下側プレート５０、ひいてはバスバープレート３０全体の強度が向上する。また、下側プレート５０に付着した水滴等の有害物によって隣り合うセル１間の短絡が、リブ５４によって防止される。さらに、下側プレート５０を成形する場合、リブ５４の交差部に柱部５５を設ければ、樹脂の流動性が確保されて成形性が向上する。そして、この柱部５５にサーミスタ１２０Ａを設けることにより、柱部５５の周囲の複数のセル１の温度を検知することができる。したがって、上記のようにバスバー６０の正極バスバー端子７０Ａにサーミスタ１２０を挿入しなくてもよく、サーミスタの数を減らすことができる。
【００４７】
（２）第２実施形態
続いて、図８〜図１０を参照してバスバーを分割構造とした第２実施形態を説明する。なお、これら図において、上記一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４８】
本実施形態のバスバーは、図１０に示すように、負極バスバー端子８０Ｂと正極バスバー端子７０Ａとが別体となっており、負極バスバー端子８０Ｂ側に、バスバー本体６１が一体に成形されている。バスバー本体６１の先端部には正極バスバー端子７０Ａが嵌合する嵌合孔６５が形成され、その周囲には一対のサーミスタピン６２が突設されている。また。バスバー本体６１の上面の負極バスバー端子８０Ｂ寄りには、集電カラー６３の取付用ネジ穴６６が形成されている。正極バスバー端子７０Ａは、サーミスタ挿入孔７２を有する円筒部７３の下端にフランジ７４が形成されたもので、絶縁キャップ（絶縁体）１４０を介して円筒部７３側から負極バスバー端子８０Ｂに挿入される。
【００４９】
また、図８に示すように、集電カラー６３も別体となっており、この場合、制御基板９０に通したネジ１１０を集電カラー６３に貫通させ、ネジ穴６６にねじ込んで締結することにより、制御基板９０、集電カラー６３およびバスバー本体６１が共締めされる。図１０に示すように、バスバー本体６１と負極バスバー端子８０Ｂとの間には、環状の絶縁キャップ（絶縁体）１４１が介装される。図８に示すように、単体の正極バスバー端子７０Ａは、セル１を負極バスバー端子８０Ｂにねじ結合することにより、円筒部７３が絶縁キャップ１４１およびバスバー本体６１の嵌合孔６５に嵌合され、フランジ７４が絶縁キャップ１４０を介して負極バスバー端子８０Ｂのフランジ８２に係合して固定される。正極バスバー端子７０Ａと負極バスバー端子８０Ｂは、絶縁キャップ１４１に形成された円弧片１０３が集電カラー６３に係合することにより、同軸的に配置されている。
【００５０】
本実施形態では、セル１側の正極セル端子１０Ａがバスバー６０の正極バスバー端子７０Ａに突き当たる力が上側プレート４０および下側プレート５０に影響せず、したがって、セル１の自重を支える段部５３の大きさは、バスバー６０が一体構造の場合よりも小さくて済む。その結果、座面８４を大きくとることができ、良好な電気の伝達がなされる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、セルの一端に、互いに極性の異なる端子を同軸的に配設し、これら端子をセルのねじ込み作用によりバスバープレートの端子接続部に接触させて直列接続する構造であるから、セルの接続作業がきわめて容易になり、かつ、低抵抗化が図られるとともに、部品点数の削減、構造の簡素化および軽量化が図られる。また、セルの緻密なレイアウトが可能となって空間の有効利用が図られることに加え、誤組、端子の損傷および短絡を防止することができる。さらに、制御基板がバスバーに接続された状態でバスバープレートに一体的に設けられているので、セルから制御基板への電力供給ラインの低抵抗化が容易に図られるとともに、従来のようにセルごとに基板やハーネス等をバスバープレートの外部で取り回す必要がなくなり、接続作業や構造上の煩雑さが解消される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係るセルモジュール構造の概要を示す平面図である。
【図２】 本発明の第１実施形態に係るセルモジュール構造の一部を示す縦断面図である。
【図３】 本発明の第１実施形態に係るセルモジュール構造の一部を示す分解斜視図である。
【図４】 本発明の第１実施形態に係る一体型バスバーの斜視図である。
【図５】 本発明の第１実施形態に係る絶縁キャップの斜視図である。
【図６】 本発明の第１実施形態に係る通電ワッシャの斜視図である。
【図７】 本発明の第１実施形態に係る下側プレートの変形例を示す下面図である。
【図８】 本発明の第２実施形態に係るセルモジュール構造の一部を示す縦断面図である。
【図９】 本発明の第２実施形態に係るセルモジュール構造の一部を示す分解斜視図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る分割型バスバーの斜視図である。
【図１１】従来のセルモジュール構造の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…セル
１０Ａ…正極セル端子
２０Ｂ…負極セル端子
２１…雌ネジ部
３０…バスバープレート
４０…上側プレート（第２のプレート）
５０…下側プレート（第１のプレート）
５３…段部（係合部）
５４…リブ
５５…柱部
６０…バスバー
６１…バスバー本体
７０Ａ…正極バスバー端子
８０Ｂ…負極バスバー端子
８３…雄ネジ部
９０…制御基板
１００，１４０，１４１…絶縁キャップ（絶縁体）
１０３…円弧片（同軸度保持部）
１２０，１２０Ａ…サーミスタ（セル温度検知手段）

Claims (7)

  1. 正極端子および負極端子を有し、かつ、これら端子のいずれか一方にネジ部が形成された複数のバスバーが、隣り合う一対の前記バスバーのうちの一方のバスバーの正極端子と他方のバスバーの負極端子とが同軸的に配置された状態で直列に配列されるとともに、これらバスバーに接続される制御基板が一体的に設けられたバスバープレートと、
    筒状で、一端に正極端子および負極端子が同軸的に設けられるとともに、これら端子のうち、前記バスバーにおける前記ネジ部が形成された端子と同じ極の端子に、同ネジ部に螺合可能なネジ部が形成された複数のセルとを備え、
    前記各セルの前記ネジ部を、前記各バスバーの前記ネジ部にそれぞれ螺合させるに伴い、これらネジ部が形成された端子と異なる極の端子どうしを当接させる接続形態により、複数のセルを各バスバーを介して直列接続させることを特徴とするセルモジュール構造。
  2. 前記バスバーは、板状のバスバー本体に、前記正極端子および前記負極端子が一体に成形されてなることを特徴とする請求項１に記載のセルモジュール構造。
  3. 前記バスバープレートにおいて隣り合う一対の前記バスバーは、一方のバスバーの正極端子と、他方のバスバーの負極端子とが、筒状の絶縁体を間に挟んで同軸的に配置され、この絶縁体には、バスバーに当接することにより両者の同軸度を保持する同軸度保持部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のセルモジュール構造。
  4. 前記バスバープレートは、前記セルの取付側に配される第１のプレートと、この第１のプレートとともに前記バスバーを挟んで保持する第２のプレートとを備え、第１のプレートには、セルの前記ネジ部をバスバーの前記ネジ部にねじ込んだ際に、ねじ込みトルクによって生じるバスバープレートからの反力を受けるとともに、バスバーに係合してバスバーの抜け止めをなす係合部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセルモジュール構造。
  5. 前記セルの基本配列が、３つを１組とした正三角形状の配列であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のセルモジュール構造。
  6. 前記バスバーに、前記セルの温度を検知するセル温度検知手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のセルモジュール構造。
  7. 前記バスバープレートに、セル間に延在するリブが設けられるとともに、このリブの交差部に柱部が設けられ、この柱部に、柱部の周囲の複数のセルの温度を検知するセル温度検知手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のセルモジュール構造。
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